木塑复合材料：用途广泛的环保材料
2016-09-08 8:20:28 点击：
木塑复合材料是以废旧塑料、木粉（如木屑、竹粉、稻壳、秸梗等）为原料，按一定比例混合，并添加特制的助剂．经高温、挤压、成型等工艺制成的一种新型复合材料。其性能优良，用途广泛、利于环保，有广阔的发展前景，值得大力研发推广。
木塑复合材料的加工工艺和性能特点
木塑材料的技术特点是把两大类差别较大的不同材料相互混合在一起．即将木材、塑料合二为一制成复合材料。
木粉(或农作物的纤维粉末)作为塑料的一种有机填料 具有来源广泛、价格低廉、密度低、绝缘性好等许多其他无机填料所无法比拟的优良性能，但它并没有像无机填料那样得到广泛应用。主要原因在于：一是与基体树脂的相容性较差：二是在熔隔的热塑性塑料中分散效果差，造成流动性差和挤出成型加工困难。由于木粉中主要成分是纤维素．含有大量的羟基，这些羟基形成分子间氢键或分子内氢键使木粉具有吸水性．且极性很强。而热塑性塑料多数为非极性，具有流水性，所以两者之间的相容性较差，界面的粘接力很小，需要通过添加剂改性塑料和木粉的表面．提高它们之间界面的亲和力。改性的木粉具有增强性质，能够很好地传递填料与塑料之间的应力，从而达到增强复合材料强度的作用。
挤出成型、热压成型、注射成型是加工木塑复合材料的主要成型方法。由于挤出成型加工周期短、效率高 因此挤出成型方法是一种较为常用的工艺路线。
从木塑复合材料工艺技术特点来看，主要存在以下几类：按原料来分，一类使用的塑料原料为纯塑料或商业级塑料：另一类是使用具有一定特性的单组分废旧塑料。按加工工艺来分．一类是二步成型法．即塑料与木粉混合后直接进行成型加工。
从成型机理来看，一类是物理成型．即使用热隔性粘合剂．在成型过程中将塑料与木粉粘合在一起；另一类是物理化学成型．即通过加入添加剂．在压力和温度的控制下．使原料混合物同相对低分子的添加剂一起转变为高分子状态的网状纤维材料。采用这种工艺制成的材料．内部结构完全是融合后重生的网状分子结构，比其他工艺生产出的木塑产品的抗弯、抗压、抗冲击强度要好。
目前木塑复合材料具有好下优点：(1)易于加工。木塑复合材料内含聚酯和纤维．因此具有同木材相类似的加工性能．可锯、可钉、可刨．使用木工工具即可完成。且握钉力明显优于其他合成材料：(2)强度高、耐用性好。木塑复合材料具有较好的弹性模量。此外．由于内含木质纤维并经树脂固化．因而具有与硬木相当的抗压、抗冲击等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料：(3)耐水、耐腐蚀。木塑材料及其产品可抗强酸碱．耐水、耐腐蚀．并且不繁殖细菌．不易被子虫蛀．不长真菌：(4)可调整性强。通过加入不同的助剂，聚酯可以发生聚合、发泡、固化、改性等变化．从而改变木塑材料的密度、强度等特性．符合抗老化、防静电、阻燃等特殊要求：(5)原料来源广泛。木塑材料除了使用一定数量的助剂以外．95％以上的原料均为聚酯和木质纤维．其来源广泛、价格低廉。
木塑复合材料的应用领域
木塑材料应用于包装行业主要是托盘、包装箱、集装器具等。仅以托盘为例，目前．北美地区托盘用量每年高达2亿多个；日本托盘用量每年约600万个。据预测，今后几年内我国木托盘的年平均使用量可能会突破2000万个．因而在国内有很大的市场需求。
木塑材料具有耐潮、防虫蛀等特点，适用于仓储行业使用的货架铺板、枕木、铺梁、地板等。在我国仓储行业应用木塑材料虽然刚刚开始．但需求量却在迅速增加。
木塑材料制成的凉亭、座椅、花盆、垃圾桶等具有防水、防潮、防腐的特点．而且寿命长、价格低；用木塑复合材料制作房屋、室外地板、阳光房、码头、护栏等产品已在国外开始起步。
另外．应用木塑复合材料研发汽车内饰、复合管材、铁路枕木、电缆护管、井盖等产品．也正从论证阶段步入到应用测试阶段，相信在不远的将来，木塑产品的应用领域仍将进一步扩大。
国外木塑复合材料技术现状与发展趋势
木塑复合材料技术虽然提出较早，但真正开始研究并应用却不过才有十几年的时间。相对而言，一些欧美国家应用相对较多，并有数十家企业和研究机构从事生产和研发工作。比较著名的有DURYINC公司、ONYX公司、TimTech INC公司、DAVID STANDARD制造厂等。
目前木塑复合材料在北美地区的使用已具相当规模，其应用领域也由比较简单的低附加值产品向相对复杂的高附加值产品如房屋、建筑、管材等方向发展．木塑复合材料技术也因市场的发展而日趋成熟，特别是在混料、成型、温控、速度、切割、配方等方面进行了大幅度的革新和改进．使之更加适合原料来源现状，并有效地提高了强度．降低了成本。以位于多伦多市的一家加拿大与美国合资公司为例，到1999年底已拥有各类木塑生产线43条，并计划为具有高附加值的新型产品另外投入66条生产线，投资总额约3564万美元．年产值接近5亿美元。
有关专家认为．随着木塑材料技术的不断发展．其发展趋势可能会在以下几方面突破：(1)原料选用向大范围方向发展。将回收的单组分废lEl塑料(PE、PP、PVC、ABS等)清洗后．加入特定的改性剂即可进行木塑产品的加工制造：(2)开发专用设备。加工方式由单一的螺杆挤出向其他传统塑料加工方向发展．由水冷成型向空气冷却成型发展，由单一挤出型材向复合共挤、包裹共挤方向发展；(3)革新加工工艺。引入发泡工艺技术．从高泡向低泡、微发泡方向发展；(4)产品由低附加值(如木塑托盘、仓储地板)向高档方向(如室内装饰材料)发展，进一步提高增效。
木塑复合材料的加工工艺和性能特点
木塑材料的技术特点是把两大类差别较大的不同材料相互混合在一起．即将木材、塑料合二为一制成复合材料。
木粉(或农作物的纤维粉末)作为塑料的一种有机填料 具有来源广泛、价格低廉、密度低、绝缘性好等许多其他无机填料所无法比拟的优良性能，但它并没有像无机填料那样得到广泛应用。主要原因在于：一是与基体树脂的相容性较差：二是在熔隔的热塑性塑料中分散效果差，造成流动性差和挤出成型加工困难。由于木粉中主要成分是纤维素．含有大量的羟基，这些羟基形成分子间氢键或分子内氢键使木粉具有吸水性．且极性很强。而热塑性塑料多数为非极性，具有流水性，所以两者之间的相容性较差，界面的粘接力很小，需要通过添加剂改性塑料和木粉的表面．提高它们之间界面的亲和力。改性的木粉具有增强性质，能够很好地传递填料与塑料之间的应力，从而达到增强复合材料强度的作用。
挤出成型、热压成型、注射成型是加工木塑复合材料的主要成型方法。由于挤出成型加工周期短、效率高 因此挤出成型方法是一种较为常用的工艺路线。
从木塑复合材料工艺技术特点来看，主要存在以下几类：按原料来分，一类使用的塑料原料为纯塑料或商业级塑料：另一类是使用具有一定特性的单组分废旧塑料。按加工工艺来分．一类是二步成型法．即塑料与木粉混合后直接进行成型加工。
从成型机理来看，一类是物理成型．即使用热隔性粘合剂．在成型过程中将塑料与木粉粘合在一起；另一类是物理化学成型．即通过加入添加剂．在压力和温度的控制下．使原料混合物同相对低分子的添加剂一起转变为高分子状态的网状纤维材料。采用这种工艺制成的材料．内部结构完全是融合后重生的网状分子结构，比其他工艺生产出的木塑产品的抗弯、抗压、抗冲击强度要好。
目前木塑复合材料具有好下优点：(1)易于加工。木塑复合材料内含聚酯和纤维．因此具有同木材相类似的加工性能．可锯、可钉、可刨．使用木工工具即可完成。且握钉力明显优于其他合成材料：(2)强度高、耐用性好。木塑复合材料具有较好的弹性模量。此外．由于内含木质纤维并经树脂固化．因而具有与硬木相当的抗压、抗冲击等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料：(3)耐水、耐腐蚀。木塑材料及其产品可抗强酸碱．耐水、耐腐蚀．并且不繁殖细菌．不易被子虫蛀．不长真菌：(4)可调整性强。通过加入不同的助剂，聚酯可以发生聚合、发泡、固化、改性等变化．从而改变木塑材料的密度、强度等特性．符合抗老化、防静电、阻燃等特殊要求：(5)原料来源广泛。木塑材料除了使用一定数量的助剂以外．95％以上的原料均为聚酯和木质纤维．其来源广泛、价格低廉。
木塑复合材料的应用领域
木塑材料应用于包装行业主要是托盘、包装箱、集装器具等。仅以托盘为例，目前．北美地区托盘用量每年高达2亿多个；日本托盘用量每年约600万个。据预测，今后几年内我国木托盘的年平均使用量可能会突破2000万个．因而在国内有很大的市场需求。
木塑材料具有耐潮、防虫蛀等特点，适用于仓储行业使用的货架铺板、枕木、铺梁、地板等。在我国仓储行业应用木塑材料虽然刚刚开始．但需求量却在迅速增加。
木塑材料制成的凉亭、座椅、花盆、垃圾桶等具有防水、防潮、防腐的特点．而且寿命长、价格低；用木塑复合材料制作房屋、室外地板、阳光房、码头、护栏等产品已在国外开始起步。
另外．应用木塑复合材料研发汽车内饰、复合管材、铁路枕木、电缆护管、井盖等产品．也正从论证阶段步入到应用测试阶段，相信在不远的将来，木塑产品的应用领域仍将进一步扩大。
国外木塑复合材料技术现状与发展趋势
木塑复合材料技术虽然提出较早，但真正开始研究并应用却不过才有十几年的时间。相对而言，一些欧美国家应用相对较多，并有数十家企业和研究机构从事生产和研发工作。比较著名的有DURYINC公司、ONYX公司、TimTech INC公司、DAVID STANDARD制造厂等。
目前木塑复合材料在北美地区的使用已具相当规模，其应用领域也由比较简单的低附加值产品向相对复杂的高附加值产品如房屋、建筑、管材等方向发展．木塑复合材料技术也因市场的发展而日趋成熟，特别是在混料、成型、温控、速度、切割、配方等方面进行了大幅度的革新和改进．使之更加适合原料来源现状，并有效地提高了强度．降低了成本。以位于多伦多市的一家加拿大与美国合资公司为例，到1999年底已拥有各类木塑生产线43条，并计划为具有高附加值的新型产品另外投入66条生产线，投资总额约3564万美元．年产值接近5亿美元。
有关专家认为．随着木塑材料技术的不断发展．其发展趋势可能会在以下几方面突破：(1)原料选用向大范围方向发展。将回收的单组分废lEl塑料(PE、PP、PVC、ABS等)清洗后．加入特定的改性剂即可进行木塑产品的加工制造：(2)开发专用设备。加工方式由单一的螺杆挤出向其他传统塑料加工方向发展．由水冷成型向空气冷却成型发展，由单一挤出型材向复合共挤、包裹共挤方向发展；(3)革新加工工艺。引入发泡工艺技术．从高泡向低泡、微发泡方向发展；(4)产品由低附加值(如木塑托盘、仓储地板)向高档方向(如室内装饰材料)发展，进一步提高增效。
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